中断系统-4剖析PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,甘肃冶金高级技术学院,*,甘肃冶金高级技术学院,单片机接口技术及应用,11/18/2024,1,甘肃冶金高级技术学院,第四章 中断系统,4.1,中 断 概 述,11/18/2024,2,甘肃冶金高级技术学院,一、中断的概念,计算机系统根据需要，可以中断正常的工作程序，改去处理外部需要处理的事件。当外部事件处理完后再回到正常的 工作程序中。,11/18/2024,3,甘肃冶金高级技术学院,中断系统是计算机的重要指标之一,。,某人看书,执行主程序,日常事务,电话铃响,中断信号,如INT=0,中断请求,暂停看书,暂停执行主程序,中断响应,书中作记号,当前PC入栈,保护断点,电话谈话,执行中断程序,中断服务,继续看书,返回主程序,中断返回,日常事务程序,中断服务程序,日常生活中的中断与计算机中断的比较：,11/18/2024,4,甘肃冶金高级技术学院,中断源：能够打断当前程序的外部事件。,中断优先级和中断优先权,中断嵌套。,11/18/2024,5,甘肃冶金高级技术学院,子程序是预先安排好的，使用软件调用；,中断是随机发生的，硬件主动执行。,中断与子程序的区别,11/18/2024,6,甘肃冶金高级技术学院,二、中断的作用,实现高速CPU与慢速外设之间的配合；,实现实时处理；,实现故障的紧急处理；,便于人机联系。,11/18/2024,7,甘肃冶金高级技术学院,三、中断处理过程,中断请求保护断点中断响应中断返回（恢复断点）,使用堆栈保护现场和恢复现场。,开中断、关中断：是否允许中断嵌套，防止重复中断，现场处理时关中断。,中断服务程序的编写。,中断返回：RETI 不同于RET。,11/18/2024,8,甘肃冶金高级技术学院,第四章 中断系统,4.2,MCS-51单片机的中断系统,11/18/2024,9,甘肃冶金高级技术学院,MCS-51,中断系统内部结构,11/18/2024,10,甘肃冶金高级技术学院,一、中断源及其中断服务程序入口地址,1、,MCS-51单片机有5个中断源，2个中断优先级；,它的中断处理程序可实现两级嵌套，有较强的中断处理能力；,单片机对中断系统的管理是通过相关的专用寄存器来实现的。,11/18/2024,11,甘肃冶金高级技术学院,11/18/2024,12,甘肃冶金高级技术学院,2、中断入口地址：,外中断0（INT0）：0003H,定时器0（T0）：000BH,外中断1（INT1）：0013H,定时器1（T1）：001BH,串行口（RI/TI）：0023H,11/18/2024,13,甘肃冶金高级技术学院,二、与中断有关的SFR,11/18/2024,14,甘肃冶金高级技术学院,1、中断允许控制寄存器IE,字节地址为0A8H,位地址是0A8H0AFH(IE.0IE.7),各位为“1”表示允许中断；为“0”表示禁止中断。,IE,EA,ES,ET,1,EX,1,ET,0,EX,0,位地址,AF,AC,AB,AA,A9,A8,11/18/2024,15,甘肃冶金高级技术学院,1、中断允许控制寄存器IE,EA 中断允许的总控制位，IE.7,EX,0,外部中断0(INT,0,)允许控制位，IE.0,EX,1,外部中断1(INT,1,)允许控制位，IE.2,ET,0,定时计数器0(T,0,)允许控制位，IE.1,ET,1,定时计数器1(T,1,)允许控制位，IE.3,ES,串行口(RI/TI)允许控制位，IE.4,IE,EA,ES,ET,1,EX,1,ET,0,EX,0,位地址,AF,AC,AB,AA,A9,A8,11/18/2024,16,甘肃冶金高级技术学院,1、中断允许控制寄存器IE,IE复位值是00H，即总中断开关关闭。禁止所有中断。,单片机在响应中断后不能自动关中断，若想禁止中断嵌套，必须用软件关闭。,软件关闭可以用字节寻址也可位寻址。,例：开放外部中断0：,MOV IE,#81H 或 MOV 0A8H,#81H,或 SETB EA,SETB EX,0,IE,EA,ES,ET,1,EX,1,ET,0,EX,0,位地址,AF,AC,AB,AA,A9,A8,11/18/2024,17,甘肃冶金高级技术学院,2、定时器控制寄存器TCON,字节地址为88H,位地址是88H8FH(TCON.0TCON.7),TR0、TR1、TFO、TF1已学。,TCON,TF,1,TR,1,TF,0,TR,0,IE,1,IT,1,IE,0,IT,0,位地址,8F,8E,8D,8C,8B,8A,89,88,11/18/2024,18,甘肃冶金高级技术学院,2、定时器控制寄存器TCON,IT,0,：外中断0(INT0)请求信号方式控制位(ICON.0),IT,0,=0，低电平有效，即低电平引起中断；,IT,0,=1，负跳变有效，即高电平跳变到低电平时引起中断。,IT,1,：外中断1(INT1)请求信号方式控制位(ICON.2),作用同IT,0,TCON,TF,1,TR,1,TF,0,TR,0,IE,1,IT,1,IE,0,IT,0,位地址,8F,8E,8D,8C,8B,8A,89,88,11/18/2024,19,甘肃冶金高级技术学院,2、定时器控制寄存器TCON,IE,0,：外中断0申请标志位(TCON.1),IE,1,：外中断1申请标志位(TCON.3),TF,0,：定时计数器T0溢出标志位(TCON.5),TF,1,：定时计数器T1溢出标志位(TCON.7),以上各位等于1时即申请中断。在中断响应后转向中断服务程序时，均有硬件自动清0,TCON,TF,1,TR,1,TF,0,TR,0,IE,1,IT,1,IE,0,IT,0,位地址,8F,8E,8D,8C,8B,8A,89,88,11/18/2024,20,甘肃冶金高级技术学院,3、串行口控制寄存器SCON,字节地址为98H,位地址为98H9FH，SCON.0SCON.7,与串行中断有关的是RI和TI(SCON.0、SCON.1),RI(SCON.0)：串行口接收中断申请标志位，有软件置0,TI(SCON.1)：串行口发送中断申请标志，有软件置0,SCON,SM0,SM1,SM2,REN,TB8,RB8,TI,RI,位地址,9F,9E,9D,9C,9B,9A,99,98,11/18/2024,21,甘肃冶金高级技术学院,有两个物理上独立的串行数据缓冲器SBUF，发送缓冲器只能写入，不能读出；接收缓冲器只能读出，不能写入，故他们都用SBUF表示，共用一个地址99H。,11/18/2024,22,甘肃冶金高级技术学院,注：,RI、TI的中断入口都是0023H，所以CPU响应后转入0023H开始执行服务程序，首先必须判断是RI中断还是TI中断，然后进行相应服务。在返回主程序之前必须用软件将RI或TI清除，否则会出现一次请求多次响应的错误。,11/18/2024,23,甘肃冶金高级技术学院,4、中断优先级寄存器IP,字节地址为B8H,位地址为B8HBCH，IP.0IP.4,定义了高、低两个优先级，可实现二级中断嵌套。,IP,PS,PT1,PX1,PT0,PX0,位地址,BCH,BBH,BAH,B9H,B8H,11/18/2024,24,甘肃冶金高级技术学院,4、中断优先级寄存器IP,中断优先级：有软件对IP设置,PX,0,：外中断0 IP.0,PT,0,：定时器T0 IP.1,PX,1,：外中断1 IP.2,PT,1,：定时器T1 IP.3,PS：串行口中断 IP.4,各位设置为1时为高优先级，各位设置为0时为低优先级。,IP,PS,PT1,PX1,PT0,PX0,位地址,BCH,BBH,BAH,B9H,B8H,11/18/2024,25,甘肃冶金高级技术学院,中断优先权,：,当5个中断源在同一个优先级的情况下，由硬件顺序排列了优先权：,INT,0,T,0,INT,1,T,1,串行口,11/18/2024,26,甘肃冶金高级技术学院,在开放中断的条件下（IE），使用中断优先级的原则：,非中断服务程序可被任一个中断申请所中断；,若干中断同时申请中断时，CPU先选择优先级高的进行中断响应；,CPU同时接收到几个优先级相同的中断申请时，先响应中断优先权高的；,低优先级可被高优先级的中断申请所中断，但同级不能嵌套。,11/18/2024,27,甘肃冶金高级技术学院,中断原因,入口地址,中断开关(EA),中断方式,中断申请标志位,清0方式,优先级标志位,外部中断,INT0,P3.2引脚,0003H,EX0,(IE.0),IT0(TCON.0)=1为负脉冲,IE0,(TCON.1),自动,PX0(IP.0),IT0(TCON.0)=0为低电平,软件,INT1,P3.3引脚,0013H,EX1,(IE.2),IT1(TCON.2)=1为负脉冲,IE1,(TCON.3),自动,PX1(IP.2),IT1(TCON.2)=0为低电平,软件,内部中断,T0,T0溢出,000BH,ET0,(IE.1),T0溢出,TF0,(TCON.5),自动,PT0(IP.1),T1,T1溢出,001BH,ET1,(IE.3),T1溢出,TF1,(TCON.7),自动,PT1(IP.3),串行口,RI：接收完一帧数,0023H,ES,(IE.4),接收完一帧数,RI,(SCON.0),软件,PS(IP.4),TI：发送完一帧数,发送完一帧数,TI,(SCON.1),11/18/2024,28,甘肃冶金高级技术学院,三、MCS-51单片机对中断的响应,1、响应条件,前提：,中断源有中断申请；,此中断源的中断允许位为“1”；,CPU开中断，即总开关EA1。,11/18/2024,29,甘肃冶金高级技术学院,CPU在每个机器周期的S6都对中断源进行检测，并对其排列顺序。,在满足下列条件时才响应中断,：,无同级或更高级中断正在服务；,当前指令周期已经结束；,若现行指令为RETI或访问IE、IP指令时，执行该指令以及紧接着的下一条指令也执行完成。,CPU将在下一个机器周期S1响应中断。若中断申请已置1，但因上述条件封锁未被立即响应，且当封锁解除后申请已复位，则中断不再被响应。,11/18/2024,30,甘肃冶金高级技术学院,2、中断响应时间,从产生外部中断请求到开始执行中断服务程序的第一条指令的时间。,11/18/2024,31,甘肃冶金高级技术学院,最短需要三个周期,：一个用于查询中断请求标志位，且这个周期恰好是指令的最后一个周期，则在这个机器周期结束后，中断请求被CPU 响应，产生一条硬件自动生成的长调用指令LCALL，以使CPU转到相应的服务程序入口。这条指令需两个机器周期，故最少需三个机器周期。,最长需8个机器周期,：若在中断查询时正好开始执行RET、RETI或访问IE、IP，则需当前指令完成后再继续执行一条指令，才进行中断响应。RET、RETI用2个机器周期MUL、DIV 4个机器周期LCALL 2个机器周期8个机器周期,11/18/2024,32,甘肃冶金高级技术学院,3、外中断的采样：INT0、INT1,只有外中断源才有采样问题,MCS-51单片机在每个机器周期的S5P2对外中断请求引脚(P3.2、P3.3)采样，若有中断请求，则置位IE0和IE1。,由于每个机器周期只采样一次，故为确保采样，在P3.2、P3.3引脚上的信号电平至少保持1个机器周期。,11/18/2024,33,甘肃冶金高级技术学院,电平触发方式,：ICON.0=IT0=0（或ICON.2=IT1=0)时,若CPU采样到INT0或INT1为低电平（该电平来自外部硬件，CPU无法控制）即可申请中断。在CPU响应前引脚必须保持低电平，但若低电平保持时间过长，在执行了一次中断程序后仍未撤销，还会引起中断。故在采用电平触发情况时，在这次中断服务程序执行完之前，引脚上必须变成高电平。,一般很少使用电平触发方式,11/18/2024,34,甘肃冶金高级技术学院,边沿